研究人员发现了重新思考山脉建造方式的原因

科罗拉多州立大学领导的一项研究表明，关于山脉形成的方式和原因的答案比以前想象的要深。

“造山是地球行为的一个基本过程，”主要作者兼 CSU 地球科学助理教授 Sean Gallen 说，“这项研究表明，我们可能并不像我们认为的那样理解它。”

Gallen 和他的团队生成了新的数据集和技术，以利用景观重建意大利南部山地建筑的长期历史。加伦表示，他们的新颖方法产生了一些“令人困惑”的结果。

在俯冲带，如意大利南部卡拉布里亚的俯冲带，一个构造板块潜入另一个板块之下。据信，这些环境中的山脉是通过地壳的皱缩和增厚形成的。

该团队结合了记录地质学短时间和长时间尺度(从数千年到数千万年)的测量结果。就像构造历史的“地质录音机”，景观充满了其余部分。

“在意大利南部，景观实际上是我们通常使用的这些不同方法之间的桥梁，”加伦说。

意大利半岛“脚趾”沿线平坦、高海拔的地貌代表着山脉形成缓慢的时期，下方的陡峭过渡标志着快速加速。地貌中的这些线索使研究人员能够产生长期、连续的岩石隆起记录，这是同类记录中最长、最完整的。

“我们希望看到板块随着时间的推移向下潜入另一个板块的速度与我们的岩石隆起历史之间存在相关性，但我们没有看到这一点，”加伦说。

地壳的起皱和增厚似乎是卡拉布里亚山脉形成的另一个过程的次要因素。数据表明下板块下降穿过地幔及其对地幔流场的改变是控制岩石隆起的主要因素。

“结果表明，我们看待造山的典型方式并不适用于意大利南部，”加伦说。“它似乎受到地球系统内更深层事物的控制。这种行为已经在模型中看到，但从未在自然界中看到过。这是我们认为我们第一次观察到它。”

加伦告诫说，需要更多数据来确认他们的解释是否正确，但它得到了现有数值模型的支持。此前，科学家们已将山脉高度与地球塑性流动地幔内的构造板块相互作用联系起来，但这项研究首次表明，这种机制是俯冲带造山的主导力量。

“我们制作的记录表明，地球深处的信号似乎支配着地表正在发生的事情，”加伦说。“我在地中海工作了 15 年，这个结果深刻地改变了我对这些俯冲带的看法。”

变革性、透明的研究

为这项研究开发的新技术为构建长期岩石隆起历史提供了突破。

该团队基于一系列标准地貌学测量——热年代学、宇宙成因核素、基岩河流剖面和海洋梯田中发现的过去海平面记录——创建了一个统一框架。这种新颖的方法比其他方法可以追溯到更早的时间，并使用不同的数据集以独特的方式约束建模。

该方法最适用于活动系统，现代景观为其历史提供线索。一个系统活跃的地质时代越早，就越难有信心地重建它的历史。

为这项研究开发的软件发表在《自然地球科学》上，可供其他研究人员免费使用。Gallen 希望这些新技术能够刺激其他领域的研究和发现。